實驗名稱：機器人攀爬速度測試實驗

研究方向：機器人創(chuàng)新攀爬機制、柔性驅(qū)動與機身設(shè)計、精密制造工藝開發(fā)

實驗目的：本實驗是對制造出的柔性爬桿機器人的驅(qū)動器及整機進行爬升測試，并且確定爬桿機器人是否能夠在桿上成功爬升，并使用高速相機對上升過程進行了記錄，通過獲得爬桿機器人的各項關(guān)鍵性能指標與理論設(shè)計進行對比，為機器人未來版本的優(yōu)化與改進提供了重要數(shù)據(jù)支持。

測試設(shè)備：信號發(fā)生器、ATA-2082高壓放大器、高精度測力計、兩根鎢鋼桿/高速相機系統(tǒng)、高頻同步光源、同步控制器、交換機、電腦等。

圖1機器人驅(qū)動系統(tǒng)組成

實驗過程：

先將壓電驅(qū)動器的導線連接至高壓放大器輸出，連接時要使兩個壓電驅(qū)動器的電場方向相同，即在同一時刻，兩個壓電驅(qū)動器的兩側(cè)電壓同為上正下負或者上負下正的狀態(tài)。然后將兩個高速相機的拍攝幀數(shù)設(shè)置為3600幀/s，畫幅大小為384×680，啟動高速相機開始拍攝記錄后，再啟動函數(shù)發(fā)生器和高壓放大器輸出交流電壓，調(diào)節(jié)頻率值為380~430Hz，觀察到爬桿機器人成功實現(xiàn)了在桿上的迅速攀爬，同時機器人的上升過程圖像通過高速相機拍攝并上傳到電腦上保存，實驗示意圖以及實物圖見圖2、圖3。

圖2攀爬測試平臺設(shè)備連接示意圖

圖3攀爬測試平臺實物圖

實驗結(jié)果：

1、攀爬頻率：僅380-430Hz可實現(xiàn)爬升，對應驅(qū)動器“扭轉(zhuǎn)運動”；其他頻率（如60-70Hz）因驅(qū)動器“上下擺動”無法爬升。

2、速度與高度：405Hz時無負載爬升速度最快，達120mm/s；395-420Hz時最大爬升高度11.5cm（受限于測試桿長度），換用20cm桿可爬至頂部并躍出，速度與頻率關(guān)系圖見圖4。

圖4機器人攀爬速度與頻率的關(guān)系

性能對比：在100g以下微型機器人中，相對速度（3.64身長/s）最大，質(zhì)量（82mg）最小，優(yōu)于傳統(tǒng)仿尺蠖/輪式爬桿機器人，對比圖見圖5。

圖5多種攀爬機器人的相對身長速度與質(zhì)量的對比

產(chǎn)品推薦：ATA-2082高壓放大器

圖：ATA-2082高壓放大器指標參數(shù)

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審核編輯 黃宇